KR20230002135U - 보행 시 뒤꿈치 충격과 과내외전을 방지하는 이중 에어 포켓 인솔 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 보행 시 뒤꿈치 충격과 과내외전을 방지하는 이중 에어 포켓 인솔은 보행 시 착지 동작에서 발 뒤꿈치에 전달되는 충격을 인솔의 에어 포켓으로 흡수함과 동시에 에어 포켓에 연결된 공기 압력의 이동을 통해 착지 이후 도약 동작에서 과내전 또는 과외전의 불안정성으로 발의 부상을 방지하기 위한 이중 에어 포켓 구조가 형성된 신발 인솔에 관한 것으로 에어 포켓을 외측 후족부(11)와 외측 중족부(21)를 연결하는 한 쌍으로 형성하고 공기 통로를 통해 연결하여 풍선효과와 같이 공기가 이동할 수 있도록 하고, 내측 후족부(12)와 아치(22)를 연결하는 다른 한 쌍의 에어 포켓을 형성하여 포켓의 하중에 따라 다른 쪽이 압력이 변화할 수 있도록 하여 충격 흡수 및 과내외전 억제 효과로 바른 보행을 유도하는 기능성 신발 인솔에 관한 것이다.

Description

보행 시 뒤꿈치 충격과 과내외전을 방지하는 이중 에어 포켓 인솔{Double air pocket insole that prevents heel shock and over-pronation and supination when walking}

본 고안은 신발 인솔의 구조에 관한 것으로 세부적으로 보행 시 착지 동작에서 발 뒤꿈치에 전달되는 충격을 인솔의 에어 포켓으로 흡수하는 기능과 동시에 에어 포켓에 연결된 공기 압력의 이동을 통해 착지 이후 도약 동작에서 과내전(over-pronation) 또는 과외전(over- supination)의 불안정성으로 인한 발의 꺾임, 접질림 등의 부상을 방지하기 위한 이중 에어 포켓 구조가 형성된 신발 인솔에 관한 것이다.

신발 인솔은 발에 직접적으로 맞대어 있게 되는 착화감에 있어 중요한 부품이다. 일반적으로 인솔은 보행 시 발의 피로를 감소하거나 부상을 예방하기위해 충격완화를 주요 기능성으로 요구하고 있다. 최근에는 등산과 같이 과격한 운동을 위해 충격완화 이외에도 안정성을 증강하기위한 아치 지지를 보완하는 등 2가지 이상의 기능성을 혼합하는 경향을 보이고 있다.

충격 흡수 기능과 관련된 종래의 기술에서 최근 공기를 이용한 인솔이 선보여지고 있고, 에어백 인솔 유형을 몇 가지 기술하기로 한다.

도 4은 종래의 전판 에어백 인솔(51)이다. 발바닥 전판에 에어백을 적용함으로써 발바닥 모든 부위의 충격흡수를 강조하고 있다. 전판 에어백은 대기압 이상의 폐쇄형으로 형성하며 보행 시 착지 및 도약 동작에서 발생하는 하중에 따라 압력이 변화하는 구조이다. 다만 에어백 전판에 일정하게 압력이 변화할 뿐이다.

종래의 전판 에어백 인솔의 문제점을 다음과 지적할 수 있다.

인솔은 교체가능한 신발의 부품이어야 한다. 사용자 마다 발의 생김새가 다르고 신발의 형태가 다르기 때문에 유형별 사이즈별 에어백을 설계하고 제조해야 하는 문제가 있고, 기존 인솔에 비해 생산 비용이 매우 높다. 또한 발과 맞대어 있는 전판 에어백은 충격 흡수성으로 착지의 충격을 분산할 수는 있으나 도약의 힘을 현저히 분산시켜 피로감을 쉽게 유발할 수 있다. 마치 모래사장을 뛸 때, 더 많은 피로감이 오는 이치와 같다.

다른 유형으로 종래의 부분 에어백 인솔(52)이 있다. 발바닥 부위별로 폐쇄형 에어백을 기본 인솔에 끼우거나 접착하는 형태로 도 4과 같이 대체로 전족부와 후족부에 형성한다. 에어백은 보행 시 가장 하중이 많은 발 부위를 고려하여 전족부와 후족부에 형성하고 후족부만 배치하는 경우도 있다.

종래의 부분 에어백 인솔은 다음과 같은 문제점이 상존한다.

전판 에어백 문제에서 언급한 바와 같이 부분 에어백 인솔도 생산 비용이 역시 높고 교체가능성에 불리하다. 또한 폐쇄형 에어백으로 대기압 이상의 압력으로 형성함으로써 후족부의 에어백은 충격 흡수에 용이하지만 전족부의 에어백은 도약 시 피로감을 유발할 수 있다.

종래의 에어백 기능은 충격 흡수를 위한 목적으로 신발 중창의 부품으로 사용하여 왔다. 최근에 인솔에 별도 에어백 부품을 장착하여 적용하고 있지만 상기 문제점 이외에도 제조상 에어백 두께의 한계도 있다. 일반적으로 인솔의 두께를 5~10mm로 볼 때, 에어백 두께를 유사한 수준으로 설계하면서 완충 기능을 보장해야 하기 때문이다.

본 고안에서는 본질적으로 인솔의 교체가능성을 근간으로 별도형 에어백 부품 형태가 아닌 일체형 에어 포켓으로 형성하고, 보행 시 1차적으로 후족부(10)의 충격 흡수를 보장하고 2차적으로 공기의 이동 및 압력의 변화를 통하여 발 아치와 외측 중족부(20)를 긴장시키므로써 과내전 및 과외전을 억제하여 부상을 방지하는 이중 에어 포켓 인솔을 만드는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안에서는 일반 EVA 또는 고압축 EVA(phylon) 소재 등의 인솔을 요철 금형 압축(mold press)을 통해 에어 포켓 공간을 형성하고 EVA 상판과 하판을 견고하게 접착하여 특히 에어 포켓 부위는 기준 압력의 2~3배에도 품질을 유지할 수 있도록 밀착 접착하여 일체형으로 내포한다.

또한 에어 포켓의 배치는 도 1과 같이 외측 후족부(11)와 외측 중족부(21)를 연결하는 한 쌍으로 형성하고 공기 통로(31)를 통해 연결하여 풍선효과와 같이 공기가 이동할 수 있도록 한다. 그리고 내측 후족부(12)와 아치(22)를 연결하는 다른 한 쌍으로 형성하고 공기 통로를 통해 한 쪽 에어 포켓의 하중에 따라 다른 쪽이 압력이 변화할 수 있도록 한다.

본 고안의 이중 에어 포켓 인솔의 효과는 다음과 같다.

첫째, 에어 포켓 내포형으로 별도 부품을 만들어 접착해야 하는 것보다 생산 비용이 저렴하다.

둘째, 후족부(10)와 중족부(20)를 연결하는 에어 포켓 형태로 성별 사이즈별로 한 사이즈로 공통으로 사용할 수 있다.

셋째, 워킹 시 외측 후족부(11) 착지 하중은 1차적으로 에어 포켓에서 충격이 흡수 및 과외전을 억제하며 동시에 2차적으로 공기압이 외측 중족부(21) 에어 포켓에 상승함으로써 발 외측을 긴장시키고 도약 동작에서 과외전을 억제하여 발의 꺾임 및 접질림 등의 부상을 방지할 수 있다.

넷째, 워킹 동작에서 내측 후족부(12) 착지 하중은 1차적으로 충격 흡수 및 과내전 억제, 2차적으로 아치(22) 압력 상승 및 긴장을 통해 도약 시 과내전을 억제하여 발 부상 방지 및 관절을 보호할 수 있도록 한다.

결국 보행 시 뒤꿈치의 충격은 내외측 2개의 에어 포켓을 통해 흡수되며 동시에 각각 내외측 중족부에 풍선효과를 통해 압력이 상승하고 긴장시켜서 과내외전을 억제하도록 하는 효과가 있다. 기본적으로 보행 시 가장 이상적인 인체공학적 충격 완화 시스템은 발 아치의 핵심 작용에 의해 생성된다. 따라서 발 중심의 아치 지지와 외측 중족부를 긴장시켜 관절과 근육의 부상을 억제하는 바른 보행의 습관을 유도할 할 수 있다.

도 1은 본 고안의 기술이 적용된 보행 시 뒤꿈치 충격과 과내외전을 방지하는 이중 에어 포켓이 인솔에 내포되어 있는 이미지
*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*
11: 외측 후족부 또는 그 포켓 21: 내측 후족부 또는 그 포켓
21: 외측 중족부 또는 그 포켓 22: 내측 중족부 또는 그 포켓
31: 외측 공기 통로 32: 내측 공기 통로
도 2는 본 고안의 기술이 적용된 에어 튜브 및 그 내부에 형성된 형성재의 단면도
15: 후족부 형성재 25: 중족부 형성재
도 3은 발의 바닥의 실제 모양과 이해를 돕기 위한 아치 중족부의 단면도
10: 후족부 20: 중족부
20-1: 중족부 단면도
도 4는 종래의 기술이 적용된 에어백 인솔 이미지
51: 전판 에어백 인솔 52: 부분 에어백 인솔

본 고안을 실시하기 위해 에어 포켓을 상하판 EVA를 금형 압축을 통해 내포형으로 접착 및 형성하는 것으로 설명하였다. 이 때 에어 포켓 내부의 압력은 표준 대기압(14.7psi) 기준으로 하고 압력 발생 시 공기가 외부로 유출되거나 운동 하중으로 에어 포켓이 터지지 않도록 품질 관리해야 한다. 또한 공기통로를 기준으로 한 쪽 포켓을 누를 경우 다른 쪽 포켓에 압력이 상승하고 누르지 않을 경우 원상회복 되는 구조로 한다. 포켓 및 공기통로는 형태 유지를 위해 포켓 내부에 형성재 및 공기통로에 적합한 부재를 삽입할 수 있다. 또한 에어 포켓의 압력 지지를 위해 코팅막이나 코팅테이프 등을 사용할 수 있다.

또한 비용 절감을 위해 본 고안의 이중 에어 포켓 인솔은 성별 사이즈별로 한 사이즈로 공통으로 사용할 수 있다. 즉 기존 인솔처럼 전족부에 사이즈 절단 표기를 통해 남성 기준 260mm, 270mm, 280mm 남성 사이즈는 280mm 한 사이즈로 공통 사용할 수 있다. 230mm, 240mm, 250mm 여성 사이즈도 마찬가지다.

워킹은 빠른 워킹과 느린 워킹으로 구분할 수 있는데 운동 역학적으로 볼 때, 빠른 워킹화 러닝 시에는 중족부와 전족부 만으로 착지 및 도약으로 신속하고 간결하게 에너지가 이동된다. 다만 느린 워킹으로 인간은 더 많이 더 오래 걷기 위해 뒤꿈치를 딛도록 진화하였는데 문제는 이 때문에 뒤꿈치 착지 충격이 관절에 나쁜 영향을 미치고 있다는 것이다.

보다 세부적으로 느린 보행 시, 착지 하중은 외측 후족부(11), 내측 후족부(12), 외측 중족부(21), 아치(22) 순서로 이동되면서 충격이 완화된다. 따라서 후족부(10)의 에어 포켓을 외측과 내측으로 분리하여 형성하고 외측 후족부(11) 포켓을 외측 중족부(21) 포켓에 연결함으로써 외측 중족부(21)를 먼저 긴장시킨다. 이때 충격 흡수성을 높이기 위해 내부에 EVA 형성재를 삽입한다. 이는 에어 포켓의 충격 흡수, 압력 지지 등의 목적이지만 형태 유지에도 필수적이다.

에어 포켓이 높이는 일반 인솔의 높이가 5~10mm임을 가정할 때 약 10~15mm 기준으로 하고 형성재는 그 이하로 한다. 후족부 형성재는 도 2과 같이 평면형 보다는 뒤꿈치의 굴곡(10)을 고려하여 발 내외측이 다소 높도록 형성하고, 중족부에 적용하는 형성재도 중족부 발의 굴곡 단면(20-1)을 고려하여 볼 때, 아치 형성재는 발 내측이 높도록, 외측 중족부 형성재는 발 외측이 높도록 형성한다(25). 이를 통하여 과내외전 현상을 억제하는데 충분한 지지를 하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (1)

1. 보행 및 러닝 시 발의 충격 흡수와 과내외전 방지를 위하여
   후족부(10)에 외측과 내측에 각각 에어 포켓을 구성하고
   중족부(20)에 외측과 아치에 각각 에어 포켓을 구성하며
   외측 후족부(11)에 형성된 에어 포켓과 외측 중족부(21)에 형성된 에어 포켓 상호간 공기 흐름을 통하여 한 쪽의 압력이 다른 한 쪽의 압력을 변화시키도록 하고
   내측 후족부(12)에 형성된 에어 포켓과 아치(22)에 형성된 에어 포켓 상호간 공기 흐름을 통하여 한 쪽의 압력이 다른 한 쪽의 압력을 변화시키도록 하며
   에어 포켓 형태 유지 및 과내외전 방지를 위해 내부에 기울기가 다른 형성재(15, 25)를 삽입하고
   2개의 연결된 에어 포켓 1쌍으로 발 내외측 2쌍의 에어 포켓이 내포형으로 구성된 신발 인솔